Bereiding van cyclohexaan

...

~aboratorium

"

vo~r

..

Chemische Technologie

adres:

Verslag behorende

bij het

processch~ma

van

,

.

...

Q.~

...

tntLL

....

~ ....

j .... :·

....

è.

..

:

....

v.o..JL~.t.

..

! ..

b

..

9 ...

.

.

, .. ( ~, . ::J' It ... .' onderwerp: or

.,',

k.r~'

01

I

~

q

.

v()..,~

·

.

...

--.---

--.---

.

. --.--.::.-

-

...

...

.

J ...

... _

...

.

..

.

... __ ..

__

...

:

...

~

.

.

...

.

...

e.y..~Jo.

...

b

.

.

0.~

.

!::?

.

:

...

..

·

...

,

...

:

.

:

..

.

....

.

.

.

J

v.

.

hJi,'-e,y-

hl->

I

tÀOo. h

'

:k:

(j ()

rh

W!'C\.

r

datum:

•..

}. t '. l!- '

.

[. , r i~. "

..

. ~; ....

...

'

I

!

C

I

.

,

Inhoud.

H

I

.Samenvatting. II.Inleiding. . .

III.Flaats en ~rootte van de fabriek. IVjFy~ische en chemische asnecten. V .Keuze van het nroces. , I

VI.Frocesbeschrijving.

VII.Massa - en warmtebalans.

VIII.~eaktorontwerr eri -~ereke~in~.

IX.Berekeni~g a~paratuur •

X.Overzicht s}1ecificat;e anparatuur ..

XI.Bconomische b~schouwinIT. xllt Literatuuroverzicht. .\ .~, ."

.

". " '117 ol ,.,'>\i' ~l' ~,~ ,1: v

" " , , . l i " ", ~' "'t,

..

" '

..

> • , . '. -2-.' Hoofdstuk I

Cyc10hexaan w·ordt bereid door benzeen in de vloeistoffase te hy-drogen eren met rlati~a op aluminiumoxid~ als katalysator.Ineen vast bed wordt benzeen met waterstof,in gelijkstroom omge~et bij lage temperatuur en midFelbar-e druk.De temperatuur in dè r.eaktor

.

,

is ')4-204~ ,., de druk is 15 atmosfeer. De hydrogenering verloopt kYlantita tief ,het

p

rod~kt

(99,2 ,; CY\lohexaan) behoeft geen verderè zuivering te onder~aan alvorens verwerkt te worden tot cap

ro1ac-t~m. :{~t proces verloopt volgens de werkwijze aangegeven in ~t Ot.~ no.19? O?'} dd. 17 december 1962 ( l ;t.i ).De bereiding van de

p1a-(/

I ocJroo~

tinakatalysator is aan'regèven in ~t no.87006 dd. 15 juli

• I

- - ; - - - _ . _ - -

- , -I I , \. , _, ... "

-3

-Hoofdstuk 11

---

-

-

----

r

-

-

-Inleidin"'.

CyclohexaanieiFe~schappen,bereirlin~ en toe~assi~~en.

a Eip:e'1scharpen

_-

.

'

Cyclohexaan is een kleurloze vloeistof,niet in water onloshaar

en heeft ee;} scherne ~eur.riet is ~iét corrosief,weini~ ~iftiR,

~

het werkt ontvettend.Voor eni~e fvsische ~e~evens:

brandbaar en

zie nomo~ram(lit.3 ) • . e~evens als exploRte~re~7en,n'1tvlampunten ontstekinRs~unt vindt me~ in technische handboekenCb.v. lit.~ ).

De voornaamst e toepassin!2: van cyclorH'xa;:m is als t'lssenrrodukt , I

t , ' ,

',. ~ .. ,'. ,

van de nylonherejdin~(uit henzee~). n toenemende Mate kipst men

routes voor de ber'aid i1" rr van ~vlo'1 die niet over

~

p;aan, p' •

".

b.v. hereidinrr _{llit +:olueen (lit.{, )fv1en kaYl van}

ve

r

schi~

,

le"'de

"

grondstoffen ujt~aan zonrl~r cv _{cloHexaa'1 Rls} t'lssen~rodukt _te

1-:ieze1"1 .';rondstoffen 2'.1:;'" 11iervoor : tolueen, feno]

C

'"

oo~,:

benzee,n

l~V\tW ~~

Cyc]ohexaan wordt verder nor toere~ast qls o~lor~iridel voor

a1-lerIei' organische stoffeYl en alG ~rn'1dstof vo"r rl~ hereirti~~ van

i!

C rechnischehereidip~s~ijzen •

•

Com'11erci eel

l"'e7ieon

~~

lohexaan

Ol} de vo};,'e"'nc ·.1I':ln1 eren pemaa1çt

worc1.e~:

I.door hydro~ere"" van benzeen.

2.door cl.estilleren uit henaalrle aardoliefrakties.

D8ze laatst~ metbode werd vooral

_.

_,

in de V.S. toe~epast,waar de

I , ,

,

.

>' ~.'" , ,

•

, ,

.

: I \', ï '." I

--

... - - , , -

----_

.. _--~, . ..--.

--

---~~ ' " ' " ' ~ ol ~I~ ..

....

,

'P'

.<

r

-:lJ-aardolie chemie al vroe~ een ho~e ~lu6ht ~e~omen heeft.Dat deze

metho

-de ook in -de V.~. meer en ~eer verloten wordt,lirt aar het feit dat de'7.e vri.i7,e va~ t'lerke"'l hore 7,u;verinr;s)<:osten 'net 7,i(;h ]-lrenp;t •

.

,

~

rinr:; (i'1 een jso!11eri.s.at:iereal·-tt.or)is in ie'ter

f-(~vRl

nodi,. ~e zullen bovendien zien dat het hydro~eren var ~en7een in '."ezen een '~eer eeYlvourli~0. ')perAt.ie is,oie een zeer 7.l1iver nro

-du~t ~eeft,zodat. !11e~ al-e!11ee~ voor de bprej~i,.,~ van cycloh~xaan

o~ r:ro+e schaal toerenast.

'f.. .' ·,1 .. ,I ... " • I • <f, . . . . ,,' , ,.,"

.

• 1 \ ~.

,.

---

--=---

-

-

-_

...

-:-~ ~_ .-tb'

" ; .~. ~. !

,

.' 7"·· ~

..

" , ."

_.

,-...

, ., , , '. . I •

.

. Hoofdstuk 111.

Ook in dit proces is

de

hydro~eneri~~ de eerste st~p hij de

, '

, .'

'.'

hereidinq; van ' nylon. ,et doel is leen fabrie

,

k I"let een ,jaarl i.ik-se prorluktie van 10.000 ton canrolactam.Voor moderne nroduktie

-eenheden is de produktie wat aan de lage kant.De motiveriY1~

hiervoor is' (J it." ): lande;,

~et

een be}lerkt a fzeta;ebi "d en ee'"

tekort BBn devie~en(nntwikkeli~~slRnden h.v.)kun'1en bij het

•

o~zetten van een der~elii~e f~brie~ n~ rleze redenen heter aBn

, ~

de lage kant blijven WBt ~rootte betreft.

De fabriek kan Ëele~en ~ij" bij een oli~raffi"a~e- on

I I

8 f: ar"beid 81"'\ólrkt , EI f7,etp,:e hi Ad , i 11 fras tr'l '. tuur, 1"01 i. tiel, ]r:"' imaa t, f'"eborlen fàciliteiten en c'le hOll'tlkosten.

llk

~'~~~i~

~~~~

~~

,

1

ryAt.-

~

V-.

~4-v

'

.

~. ... lt.:;./':

"* ...

I!o".~ ,... t. ~ \ ;;/. ,I'

,-"

,

.

, '

.

,

_ .

-

-5-Hoofdstuk IV

~ De liggin~ van het evenwicht.

D~ li~ging van het evenwicht van de reaktie

wordt gegeven door de evenwichtG~nnstnnte ~:

K

~

(C6nJ

~

)

( C ,.. it, I . '"'I'

,"' 0 1

evenwichtskonstante is

te~~cratuur

.

'

nen deze evenwichts~onRtan~e !·i~ ee~ hepaalde ·temreratuur uitieke

-. n~n7omdat wi~ de beschi'rkin~ hebben over ee" aantRl therrnod:rnami -sche ~eeevens van de reaktanten(lit. l )

J. berèkenin~ van de evenwic~tskonstant - l l i t d' e'Jenwichtsy.on

-stanten van de vor"'li!1(\sreakties vaYJ. de· verbindincren uit de eJe"'en

-ten:

1 h = ( <. 1 0 [" K ) ,.::;

.op; 4. f rrod.

4If

~l Or" Kr) k-t

rea .. •

Bij 5000

c

is de evenwic1J-tsko'1stantp.

(10,"" h f ) lJenzeen lap; ;, r= 2,?";ii'g =-17 , J ')?J P., =1") F.Jtl"losfeer 112

We zien hieruit ~at het evenwicht VBn rie reaktie

Cr-,H6 + 3 ii

t

--!,C6!l12 ,"eheel rechts l i d •• ,c reairtie

iis

tloth.ern,

j

bij lsp,e temr:·eratllur 7.aJ. tiet evenwic;1t "'0" verder naar rechts lil!,- .

-~á-.

p'en.lj{e bebbf>n te m;:J)::el1 rnel· e0l élf10n_{eYlcte reak:tie.Dit is er}re _p;unstig voor ons Dr '·'ces. " . • _,,1 iO\

.

" , •. 'Il "

1. 1'.1 " ( , ~

.

.

~'.'

-6-

I • •

2~ berekening van de evenwichts~onstante uit de betrekking

In l~= - À~/RT

!

I .

waarbij AG=(i,A.G

_{r )}

./

-

(

~~r) ' 1 t

' proa. rear; •

on dezelfde wijze als hierboven.

Voor ~noG. I , vinden we nu

(AGf)cyclohexaan= 34,07 h'cal/nol

(_~_fl-)_t_'e_n_z_e_e_n~"r-_=_3_9_, :_-'4_2 __ 1_1 _ _ _ { - )

~

G=

-

5,i7

·

kc~i/mol

log K r =-'ï,17

.

=2,26 1, g8. 5C'p. 2,31 () , .l/,I .' -, \ -t\

-dat K p1etdez'e berekeninfS een identiek'- resultaat geeft.

r

Un~e konklusies zijn hetzelfde als biide voorfaande berekening~

I

'h ··'erel<eninp.; van de reaktiewarmte.

-

~.

---~---Uit de eerder genoemde thermodynamische ~e~eve~s kunnen we ook de'

reaktiewflrmte taJ:-.el· enen.

.Ai1=(~.Hf»~ _ra d _• -(Û li

_{r )}

_rea~ 1,t _•

(~rlf?cycl.ohexaan= -34,o8 kcal/mol

(AHf)be~zeen =17,Cj36 kcal/~ol - - - ( - )

-

-

5

t

,62

kcal/mol

! I r

I/e zien dat de reaktie ~et een ~rote war~teontwikkeling ~e~aard

p-aat.De war!"1teafv0er is dS"l ook ]')elo . rrri.,il{" hij de reaktor.

Deze ~ea]rtiewarmte is maar welni~,' te peratullrafhankeli,-i1.(, ter

-wijl de invloed van de druk te verwaarlo~en is.

c Kinetica.

1. algemeen.

De wijze waaro~ de rekt-ie verloo~t en de snelheirl waarmee is uiter

-~ ... 4~·

,.,....-=""

,

.

, .' • 1 • ... I , ,,"I , .. , • • • ~to ! .h

0'> '0 't> " f.' • ,"

•

-

7

-aard van belanr- i:-ii de apparatuurbereke~inr:.De rtudie van het reak.

-ti~mechRniBme is vaa~ ~oeiliik door het o~treden van hoofd- en neven

-reakties en vele re~ktievariabelen.~en ~e~atA17seerde reaktie comnli

-ceert dit.heeld nor ~eer.~en heeft ~a3k nlleen een kwalitatief beeld.

'Lanrs empirj sche "'!e'" tracht men de nodire ',:e~'eve'1S te verJrriiren.

VolrenR ~rrhenius ~eldt:

o

AS

/H

.

e'~6~ ~ '1

r=dc =A. e .~. f( c) =lr. f( c)

dt

,

waar1.n

A =A

.

e

AS=aJ-::ti ver -; np:sen troT'ie

,

~~a~tiverin~sener~ie

f(c)n9~rodu~t der ~onsentrRties 1er reaktante'1.ver~even in een

o·"}

nu de reaktieRne1l-,eidsi'o"st:;tnr.e te ' . ..,retel".,-"oeten ~'Te àe frek'lJentie

-faktor en de a~tiverin~sener~ie 1·en"e~.ne~e laRtste is afhRnkelijk

'IPin de c;ehruikte J-::,talvs::;tor er! ,:",io' " drRc;erC-'j,t • .2. ).

?het ~echanis~e van de hydro~eneri~-.

hiervan reeft S~r:'ett ,(;'lt;~Jysis(.J i t. 8 ).

,-;ie voor oe teorie van de ad- en de.sorrtie: ~al:mai'1(lit.~.\() ) lis men er ,.,iet in

_-=

rrefllaa,~d eeYl alver'eel1 "-elrlE'Y1de rep;e 1 te rev,e'" die het

reaktiemecha-~is~e beschriift.We kun"'en(lit .j~)het vol~e"de heeld ~even:hi4 een

1 \ ,: ", ".o' • , 0 l,.-! • ; ,. . .~

..

_,

.

.

, t, ',;.

..

I J , I

I

I

_q;,

I

...

I &.

I

iV'" I .

i

~.,

-8-Boven de 2000C is dit andersom

e~

daartussen ligt een

over~angsge

~

bied.Kenneli~k is hen~een hij lage temperatuur sterker aan de kat.

.

'

\ ;

,

.

> ~ ;bonden dan waterstof ,dit ve.randert oi; ho~ere tenperatuur.

~

). \

3.

de reaktie's'1elheid.

~

#,;;' °i· . • "

.

.' ~~l .. ,~~ ~'. I. ~" lr>o(, f ' ~

..

,

"

!

.< •

•

( .

·

,

·

"

I

f~r doe t zich een ."el ukkifre o"'lstandir.:heid voor, die het o.n tbreken van kenlCis va~ het reaktiemecha~isme l'1i'1der erf\ doet zi.in: de reaktie

-snelheid is erg ~root.We kunnen in het al~emeen ~er.:~en da~ de hydro

-~enering zeer vlot verloont,>")atuulijk afha~kelijh van de ~ebruikte

katalysator.O~dat bovendien het eve'1wicht ~eheel aan de cyclohexaan

kant ligt,kri,i,o·e,., ""e in tI'l:IIiuFlllr=:;Rl;::j:j,,:"'lWIIs_ re1atief korte ti.·id volledip;e omzetting.0mdat de reaktie zo snel is,is het mechanisme ván sekun~

dair bela"g (lit.l~ ):in feite reK:enen Vle de reaktor uit als v/armte

-wisselaar met een heraaIde snace velocity,die vnlledi~e omzetting

""eeft.

Door het ontbreke'1 van ~~~evens over de frekwentiefaktor,de akti

-verlncçsenerr;ie )"i,i de r;ebruikte katalysator kunnen He ook de

temne-ratuurs~fha'1kRliikheid van de reaktiesnelheidskonstante niet henaJen.

In het alr.:e~PAn wordt de reaktiesn~l~eid hj~ ,looe

te~~eratuurverho-~in~ een faktor 2

à3

~toter.

4.

?,uiverinr:.

Da'J.r de om:r,ettin;" hij rl.e r:ebrui}de k:-lt. voJl.edir: is, 7,rlJ ecYJ zuiveri'1e;

reakties on);breken bi,i de 000r O'1fl ~e\ro7-en ornstantiif'hecl.en. Voor de

caprolactam hereiding is cv~]ohexaRn van ~inima~l 99,(:~ nodig.lp

ons ~eval ~aan we uit v~n een voedin~ met g8,3~ benzeen eQ,verkrijren een rrod'l" t ,dat voor 99, ? .. .:, 1;1 i t r.;!clohexaan bestaat. Het werkzame

~ercentR~e is ~rotei dan het ~ercentaFe h~~zeen,~e voedin~ he vat

reeds eni~ c~clohexaan en er treecl.t ook isn~erisatie o~.

-

"

..

=--_.~ -,

.

, ;,.~ . . . . Iofl • fr : I ". <,'!f!' t.o, • ~i. " l~~~\ , ~., .... ;. .... ~r r ) . "'1

...

• !''' 11. "

.

'.

.

, ','

~Î

PO,,' \ _.,

'. ,

.

't', " ; ' , I.

-9-I I

5.

de katalysator.

Voor 'de hydrogenerinr: zi~n veel l-atalysatoren 0"(1 verschillende

dra-Veel in ::r,ebruik zijn e,:erzi,ids :Ft en Pd Cljt..'~hle ),anderzijds:

:!i, Cu en Co (li t '\3"~' Deze laat.ste werken hi:i hon;ere terroeratuur

,

.

en hebhen een la~ere aktiveit.Was vroe~er vooral Haney-~i een veel

n:ehruikte katalysator, te!;"enwoorài": nrefereert mei' j't of Pd op dra~er

en Hel(lit.21 )

l.heeft een ,,,rotere 3lr+;iviteJ t.

2. II 11 lan c:e re ] even sdu '1 r ( !'tin cl er ',; -r"evoe 1 i P' )

5.hoeft niet ter T'la~.J.b~p r-ernaa\t te '·lorrien.

6

.

is niet .vrofoor.

Gep'evens over:t en }Jd- katalysatoren vindt IYJen in J it.2.2..,12..,~ .

!

I

De herei~i)1p'~wiize is va~ inv20ed OT' de aktiviteit van de

~atalysa-tor.~r heRtaan 001. hiervoor versc~ille"de met~0~en:i~pre~neren en

rreci-ite~en:~ie voor on~e kat l i to ~

do~e bem' err:1.turen die'1en i'1 cte reaktor ve .... re.eden te worden n.aar nov,en

')

3

r.::Ci,o" • . t · t dt (J 't

t )

de ) ' J "ra1:inf" e'" lE'o:nerlsale or ree ,l • ' •

,

,

.

\

.. ~~~ ~ • .(,.'1 ,

,

~ .. '. --"". '1 • r.

.

). , " j ,

.

0' ,

..

' ."

.,

.

:,\

',' " , ~ . " oIO

.

,'.

:>;.::;' r., ,

,"

, " , ' , "

,.

.

~.

.

, , " , .. ;. 'lil' .

rL

~ ':",~'~ ...

_.

-. - - ' - - - -'

..

, , Hoofdstul-;: ,

v

De keuze van het nroces.

De keuze van. een proc:e-s" is afhankeli-iJ< van vele faktoren.Dat proces wordt gekozen dat ekonomies het meest aantrekkelijk is.Fakto~e~ die hierbij ee~ rol,s~ele" zi~n:

él. chemisch/fysische faktoren (l,ereidinp;smogeli ikheden. zui.verheid el1 bijt'rodukt.en)

h.techni~che iaktoren(ee~voud tre~elapparatûur,kontinue of

diskonti-4ue wer~wi~ze enz. )

c. ekonomiese faktoren (afzetmarkt, kosten l:rodukt). 8vM'\"<..t-v

~1r

"

,lIs mogelijke rrocessen zijn ~ekozen die processen,die ee~ zuiver -~

heid van ten~~nste 99~,waardoor al direkt eniFe oudere ~rocessen

'. nfvallen(lit.u,2.4 ). ,ièr..,a bli,iven over:

firma i:npelhard

u.e

.

p

.

S t~'l1 i. carbo.., Dl,] r'on t

O!:trooi 1,17.027 g9.:;,;:Jl 07.039 ?5'73.501 (I'l.anvr. ) (Amer.) d.d. 1'7/12 1°(,)2 14/'7 1°/ ,t" 1,;'" 16/7 19-,7

18//

+ 1942 liL 1 ~ :1,b

_--

,

4.1-"

,

~

k

' , "

-

' " 200 370 J.8() 20')

oe

druk

15

7-3'5 :';2 50 atm.

kat. Ft-_{A1 2}

°z.

: Raney-~\Ji Raney-;'li Raney-Ni

,./

zuiverh. 99 ;2,!~ q9'.'~ _99'-'~ 99'/,

bizO'1der L-fase 4-tran:ren kat. in cyclo'le- tegenstroom

heden nol p;es:lspendeerd

Uiteinde1i',ik is het eerste nroces p:ekozen,met als redenen:

,

IO.door het gebruik van de platinakatalysatorCdie vol7ens lit.11

,

W~,

steeds meer in zwan~ ~omt)is een ~d~e ,druk en een la~e te'

pera-

....----tuur ~o7,eli~k,dit hre~~t ~et ~ir.h mee:

a. ~erin~e investeri~~en.

b.lage kom~rerisiekosten

c.lage energiekosten

-

--.'

\'t'~,(~ l ~ "

.

.... , ' > , ,

"·"f'-

~~l' " , \, "

,

.

i ' .

i , "

Eea nadeel van de Ja~e te~neratuur is dat 'de warmte vrijkomendbij

de reaktie niet of slechts i~ de Vor8 van la~e dru~ stoom benut

~an worden,i.~.v. het waardevolle mi,ddel- of ho~e druk stoom.

\

2.we hebhen hier ~én rea~;tor:ee'1vo'Jd.i~ en ,p:oedkoo-r.

3.vast bed:omd~t menbii een fluid bed een te Frote.sljjtage aan de

dure kat. heeft, valt deze mOFeli~kheid wez.Een vast hed is in deze

ornsta~di~hede"(lOO~ konversie) ook verre te rrefereren hove~ een slurrvreaktor of een s"ijp;buisreaktor.

4.~elijkstroom:worrit bij deze ~emakkeliike hydro~e~erin~ verkozen

omdat bi.i ~;e'en:=;rl"oom stm,'" in de reaktor ~n~ ontst~an

,vloeistof-VliWb

. ,

,

dee~t.iesf~eer:e.sle·lrd worrlen,sl ijtar;e aan

•

1".( ...

:M. , ';

'"

..

rie k~tAlv~Rtor 'r--- . .. ' rroter is .

I ~ ~ I

,,..

.

,t

"

À

en werveh.ferkinp: en ter'lr;men";'l1p: ontstaat.iJet entrainment heeft

;< "

~'\

t t 1 d

,'

_ .~(/ I~

1'

,

'

0 ["evo ~" at er nOfr een war!!lre''Ili r:::;elaar"1od i,"' i s o~r de

J'lJeer:esleur-~ rie ben~ee~ V8~ de watestofstr00m te scheiden.

~

,

'

~

.

we ~vo~ren

~~s

en vloeistof var boven in omdat:

het:beter intakt blijft,het soortelijk ~ewicht van c~cJohexaan

---

.

'"

,.

r.;roter j s da'" rl., t van benzeen i"n de' dr1)\ benenen 'lap'er is dan

boven.

6

.

de ka talysG tor stoppen 'Ne 'liet in 1mizen, maar we p",ven de voo

r-keur aan hedden,waartusse~ ~ekoeld wordt.Gekoeld wordt met·water

va~ 20°C ,dat de w.w. met een temueratuur van L~goC weer verlaat.

Het L-G mer'seJ strOO"1t door de' bllizen en het koe1vrater er omheen.

,,,lsrer:el'l1o'-eli ~~heid ,; S ".'eko7.en het niveau van het kDelwater

tusse~ de pi~nen(zie voor berekeni'l~ verder).

7

.

we ~ehruiken ~een hi7.ondere koeJmiddelen,dit is goedkoop.We win

-~en ~een la~e druk stoom,daar de ei'ldt~nperatuur van ieder bed

vrij laaE hiervoor is er we anders in sekties moeteD ~aan werken

I' ,

vTa t du 'lrder is.

8

.

~o~ koelen "1et circulatie~as of inert gas of door verkleinen van de real~tiesnelheid door toevoegen van cyclohexaan zijn

~

-..,oA

~4~

9l4 }

-_

....

_._

....

--

--

~---.

---~--;

---_

. .,

.,'

.: .' . ~. -). -01-... i " ~ :. t. \

'.

I

' r ' , ,J.

....

~ . ,.' ·4"', P-, .. ~.~.

.

~ -',"'''' -12- _r': ,'. " ~

..

q.we werken met ben~een e~ cvclohexaan in de vloeistoffase:dit bren~t

:net zich mee:,-,:oede '.'IA.r·"t.eafvoer, kleine reaktor en lRye Clruk.

,jO'lfdstuk ': I

,

.

Heschrijvinr van ~et ~r0re~.

---~---',\Je zullen nu ne loon va") het 1"roces nap;aan. I~de vol,n'ende hoofdst,

lk-ken vindt een verdere ui.b>Jerki~ ;~laats:

~

massa- en war>r.te.:1ans( hoofdstuk VII)

reaktorontwerT' (hoofdstuK VIII)

berekeninf 8'paratuur (~oofdstuk IX? r;pecificati.e a Tlaratl.l1lr(hoofrlst l" x.)

Orr. de beoop;de 10.000 toncarrolactamt.e leveren ,rroduceren we

(?,ie massa- e" war·,,:tebaJ ans) '),3 ,6 1: p;/.ek ~yclohexaan. De

zui-0/

verheid is 99,Z';0,de totRle stroom d ,s IJ, 'j"i,9 kro:/sek.'Ne leverpn deze

" ,j:v e'l' , ma::tr '''et ee!1 ',.e r i' zaal'l re r~c en ta:' e van1Y,.>'~, dus totale stroo't'

0,334

k~/Gek ,uit een voorraaàv··t onder at~~sferische druk en bij

20oC.Verder is

nodi~

waterstof :de hoeveelheid die

henodi~d

is voor de reaktietvermeerderd r'let de hoeveel!1eid,die bi .i het ontsrannen aan het.eind van het proces verdwiint,i.n totaal

2,<)4~lö2

kr;-/sek

, ~

(V'-w3terstof.Dc benzeen

,

wor~t OD _, druk (l~ at~.)~e~racht en in een dub- '

hele pi,;;J war·."tev.,risselaar tot

53()C

opgewarMd. Df'<Br Ire vlerker met een

molaire ben?ee~ /waterstof verhoudi~~ van ~~x l/lO,r~c;~culeren

we de over~aat,na de waterstof weer

or

atmosferische druk te heb ·en

, . de 1\

~ebracht(rie aerec{rcilleerde waterstof=7/1o dee).hecft ee~

temDera-"

.

'

I ' " t:.. '"

f

, , 10 \ :,.." "

r

"'

, " "

.

~, , '-,'. t ~ ,t~ , " !

,

} "

.

"

.

,

_,

.

,

....

'" -" . . -" r - - . - -

.--c---~-tuur van 74,aoé, cl e niemv toe,rr'evoerd{=3/10 d)+afvoer een

2 ()oC ') ' .

van _~ .1 e gereclrculeerde e~ de, nieuw toegevoerde waterstof wor

-den samenp.:evoep;d én rlet behulp van ee" venturi.buis f':emencr.d met de

benzeen en boveni.:! de re,alr_{t'1r p;esnroeid• De reaktor hestaa t uit kata}

-lysatorbedde" en KKxwarTtewi3selin~ssekties,waari" de reaktiewarmte

wordt afr;evoerrl .I~ de warmtewisse1Rars stroomt het ~as-vloeistof <'e"1{':sel door n!In>"e pi ,inen, het koel',Tater stroo'TIt 0"1 ne ri,;pen.Het

~ettinr; is voJledicr hii de ~eseve.., srace velocjtv(=2,0 -~ he..,zee~/

:-:p; kat),zodat ee"" verdere zuiverincr _{van het} "r'od\.1kt( ~uiverhei.d=9'},2%')

'liet nodig is. Iet c'J'(;lohexa7,n-waterstofmen"'sel verlaat de reaktor

bij een temnerat~ur van 73,3°(: ,~e cvclohexaa~ wor'!t

in

ee~senara -tor 'iaT] rl.é w.'lte.,I'stof 0'escheiden. rie waterstof ",ordt ""e

.

er OT' 1 ') a t"1.

r-e1

;racht{de drukval over de reaJrtor is 0,'; at!11. en over n

,

e ventllri

0,1 atm. )~n teru~"'ev()erd.')e c'clohexa8n ~,>/()rdt j.., ef>n nT'ts"'l"ner 01~

atnosferische dr'!k rrerracnt ,H"Rr hi; het er j '1 0,!"o'e 1 nr:;te "rrtprstnf

afp.:evoerr. "JOnlt( t:er')'-'" ·i~.nen .va,., de

n

,

2

l:r;/h " ' liet rendahel').

D10r het vri.il<:ornel'l va'"

rle

wAterRt;pf (')ntstaat ,anders ria" l ' i i cte

l"eeste a

'1rler,," "assen een t(~"'1'ter:1t'J'lrVerr'o,,;ir[l"i vn'1 (\,;;/)::).':JA

c"clo-~

.

hexaan kan cf on."eslaL'.'en 1t.Tor· en of o"i1"iclrlel; 'i' v ,or de cvclohexanol-'

, ' } « .

-,-

,.1

,

\

-'

'. ' , ' -~ ______ ._. __ ~ _k_ ~

":'-.'-",_r---·- ~---~---~-.. ::0 .. ~ "

.

", i'

,

".

-14-H,oofdstu1-:: I,'

Ir

---~---'l'oelici:ti'1f2:.

'i1'-3.st hoofdstuk VI(heF;chri:ivi·'i'· V'1r! het rroces) en h()0fdstuk IX

(herekeYJ i"1f.\ van cie a""nara t'l'Jr) ":8.'1 nor" o"'~e~erkt \V'orden over ,-1 e

mas-RA- en ~arm~ehalans

, I

a. ~-nassFll:ala 'î S •

. zuiverhp;n :l8 90,:::>,' ~'1 <"le totale WlRjcR:xsjc ]'.ooh;;üerstofstroom O,3~

lç'jsek.'ïi t r,ktrooi. ( lit'.2., volrY't dat de !-u)"'versie 100<; is,de

zuiver-heid van het toe~evoerde he,ze~~ is 9~,~~,het ~erkzame rercentage

09

",

...

~

' . J "')

7 ,U-i) e'l '." de voedin·' J.S reeqS

n

,

c.·,

cyclol'exaA.n,7,odat aan henzeen

toe~evnerd moet wor~en

0

,

329

~r/~ek en aon totale koolwaters~ofGtrGom

.3

(;e hruik t ':ford tee', benzeen/!, 001 wa t ers to fv erh O') cl j'1:r 1: 10.

3

r~o 1 e- ---....,

'-vtt .

c'.tIe>: ti.. reao-eren e" 7-..,..pq:z;Lr '-'Torllt ter1lr;!':e'ioer'

.e

~en~e waterstofstrome'1:

I.naar reaktor:

2. U" t J"call:tor

11

O,U590

.

"

3.onrl'elost in cyc1.ohexaan:O,? !':~/h

4.

t-eru'''r;evoerrl :

.:;. aa YJ 'l.'e vo err1

b. w"trtehal"tl"s.

hen:7,een ₌ O,l+lC

11 ( bi.; 2C'oC)

benzeeYJ. =(', iJ,:..,G ₁₁ ( hi.i --', 3 ClI ) . ,. )

c.vc1ohexaan=(),4'/9 I' ('J i:i

7_' c₎ o" ) _iJ

,d t ~eeft ~e

vol-A~~I~

+

~~{+t.~

1'g

c,;v

~

Wo

+-

b

0/'-

1+

~

Oe oploswar~te van waterstof jYJ. benzeen is 1,5 kcal/~ol.De on~e' o~-,

~,,---, "

..

" (

.

j' ,

.

,

" "., . ,. _.,f " '°l Y: ... :'"

.

'

, , ,

-

15

-

-,'

te hoeveelheid: 1 ,3~ ~l/m' benz~en(watdrstof~ruk 1 at~osfeer) •

..:I.v.m. de -aktiviteit van de kata ysator

i...

."

de >l'inir:JUT"1 tem-r'eratuur

in de rea..1{tor ~4°C:het hen7.een \ol terstof:rie'lgsel stroomt dus bij mi

-nimaal54°c binnen,maar wordt zo

gere~eld

dat de

ei

~

dt

e

Mneratuur

in de eerste dr ie hedden 204°,,; is.

-tu8se~ d~ bedden wordt

sel de reaktor rrtet eert temperatuur van '7:',5°C veY"laat.

de cyclohexaa'1te~-eratuur 'oont 0- t t 73,jO, •

-de wa terstofter.meratuur loort op tot

?4,

8

°c

'fa""

'ï3,5

°c

bi.4 ~'et weer op

*

~dr'l!:. bren~er_

I.

Jde benzeen Hor,it :1.:' e('!'1 \-I.W._

,

OD I 1 -'J,,' , C. o(, -e~rRcht,rodi~ is hiervoor

' ct t 4 l ' ,.J 1 d l. 1 0 ,-, -1 • t f

- 1. .... ,e ven ,11r1. "1l.S worq: e ,'e'1zec'" va!'1 ~) \, en 'Je ",aeer s

°

van

, I

'I

~

.

~~\

'~(,

~; ," -!'i,*"'

...

,'~ -" " ~,~ 1ië' ~;.Y'

'

.

, , , , " ,

.'

lko- '

"

.( {. ~ It, ; • # .l,.1.

,.

-l~ -Hoof4,stuk VIII.

---

..

-Reaktorontwerp •

..,.---Bij het o~twer~ van de reaktot ~a~n we uit va~ de r eeds vermelde feite'1:

r

1.' i i de éSehruiJ'.te te~rpraturen('5L, .... 204oc)

e"

drukCl5 atr. ) ljgt het

evenwic'lt bi,i de h'ldro""e'1er:i nr" "eheel a"l~ d,~ kant V3,'" het cyclo

-"lexaan.

2. ne ",wr'~teon t.\'I'ikl):elin p; is f'Toot en de war"'lteafvoer is esse"1tieel

~

~ij de berek~ni'1~.

er' geen a l,'E'l"'!een

4.de reaktiesnelhe-i.d is zo ,"'root d t ~,--.t realdi.ernecr,a'1is'rye ,det ni et 1;enalend is 'hi.,i het ontwerl:".'4e onb"er"':.1s'1 de reRl, t.or i'c feite als \i.',-1. , tC'rwi,il "'e ~or".en dat <i8 811.9"e vei oeitv <"'root '''e''108P' is om v'lledip;e o~zettin~ te peven.De le"1~te van Je kataJYSAtorbed

-het te ~erat'.lUrr·rofiel over debeöden "i et s"sélkt uitrel-:enen

I'Je'-ens het onthreken van ki!'etisehe --e!revens. "ie he"be c1aaro". (~e hoo'''te van de hedde"l' '-)ere: enll voor. e stee"'e evaJlen,n.l .

, , t ' , late r'l~de t 't-. ( , , •

voor 0.e rea,: J,e J.S _ . .0 .'-'. 'Jen7,een ,01 ,; enadert de we

r-, " ) d 1 t .• 1 "te

~ellJkhe1d het meest en voor e rea~ e l~ , orde t .o.~'.

',-..r:aterstof. ,:e Z0r en dat "re nA.1'l de v~n ir.:e ~'.ant zj tten. De rea'"tor

is ontiroaaJ intestellen ,~et koelwater~i,veAu:0i"~temneratl1ren der bedden iR 20ho~.D~ redene

I

, :

'iervoor zi;in:

.

.

" 'f,

•

,

' ... ' < ' i

...

.

" , ..

"

.

,-17

...

.

Rea~torbereke~in~ • Proces~egevens. VoedilC[': •

98.3

%

benzeen 1,7 ('? andere K~'l

Product 90,2 ~ cyclohexa~~ , ~een benzeen

tem~eratU1Jr drulr 1'-' atmosfeer ruimb?'sne ~ heid ~ l'!')ol.Rire henzee'1

I

1

t

waterstofverhrudin~

10

katalysat'or 0::;0 "'r !-'t OT' ji1 _{?()~ • rerdll"1rl '!let ?1('}

'L.

Cl'!') J

1\1::0::; ((

1 i. t- • .z., )

Ka tr-tl:'sa t orr:e f"'PVCYJS

dichtheid (schijrh~ar

\..rc:

1r

g

Irr.?

srecifiek orrervlRk 1000 l'" ? .I ~

deelt4es["root _tc ') r:l!rl ("liameter

('.,

.4

Z,1.0

~0r10-n:ral"'!"'!e'" ( 1 i t.~

~ewicht kat = ~ew~sht K~ / h

I

s~aca velocity

19

dus 11?C

I

~~ ~05 k~ ~

~

rillS volume k.qt = !59'~ / 800 m./ = '745 J .

~e overwe~en hjer~ji dat

,':

\

10 • de le!1;"te van een bed map; niet kleiner 7i.4n dar> 10 ciTjOm voor

I

e~"1 ~0Qd kontact te zor~en •

.

.",. . --"~---:,.:---"-.

.

.f'

j. \ ; .1 11 1j't ... ,. I . '

.,

, "

.

y • • ._~._. __ ..

-

.... ~-..

_.

---. -.

-

~ ..

----

-18-J~~,

20 • de

diameterverhoudin~van

het hed en de katalysatordeelties

moet groot genoe~ zijn ( ~rofe~ dan 10 )

om

wandeffekten te

ver-mi.iden •

3

0 de warmte'",issi'l"lars tussen de ')edde'1 stel1~n eisen;. wat hetreft

len~te en diameter voor Or" " l S . een len/2:te

no-dif\ va'!

:!:

150 cm • t..j.,' ';

We l:omen uiteinde' i:ii< or: ee'" le"'p,'t'e/djameterverho~lriing va!1 2'50b:L,i

60

.

Voor

745

1.

kat ko~en we

or

een 10n~te v~n

25

4 cm

en een

dia-,

meter VA" ~] CM •

c

Volumestroom \",at~rstof looi't va"

(:.,2,c:,

tot

43,{..

l/sec.!Jn'l(le'" 'de

re-ke'1in~ ~~t de~rotere ~eri'1snelhei~ v~'1 de r~nct~e ~an ip dit ~e

-Middeld

50

I/sec.

Volumestronm )\',.1

=

~(

0,334/0,::;41

+ r,,~9/ 0,74C, )

=

0,365

I/sec.

Het kat.bed van '.:4f~ } • '''let een "'or···ni t"'i t van

0,4

heeft een J eef1'

De verhJi.ifti~d v~n hèt menRse] .met dezelfde Bnelheid voor L

0-:' ?/~.O~ =

MI

r,5

sec.

t

(aser,stro'llin rr. r'~e'" ~O,,(10 ~·"'''':A..(1 ~1"i '1 '"" "'lOrd t ve;,l~re'-en ri00r de forrm] e van I

!I.:~

'In :-·ver het

r

~

!'eU7.e

>H>r1

toe-!;i~H

.c;s

en

e~

in. de?:e f'o!'l'YI'J}e als di

cht-ti e >0 hen ",~

,

,

• v.~' '.1 1 • :..l'. i'î, , ,

.

,.

i'

,'" ... I ,I I

,

'

I

"

.

, ~ .

-,

" ,

e • bere]<::en'inr.; van de lengte van de katbedden

-

---.---- --

-

---

---

-

---We berekene~ de reactor als warmtewisse~a~r

Het verband tussen temperatuur

en

conversie Er p;eldt :?dX.

~

H {Pm.Cn.edT

~

=molenstroom in

~rnol/sec

=

J

= Massastroom in

~/sec

.

+ d

_r

), • waarin w. ( 1 ) .••.

4,23

r:mo1/sec •

r

m

d

~

= de

warmteaf~i~te

=

0 (adiabatisch ).

r

w dT

=

temperatuursti~~in~ (~aximaal )

=

150 oe

x =

conversie •

<

tfi.

. c = ( .,1{ .c , + (tI, .e )

'

~

(

~

r

m

p ~~, ~enzeen f m ~ waterstof +

3

r

.

dX d.i .

"

.

"

oploS':larmteva'1 ,."aterstaf .'.'.fe ver~isconteren de onlos\varmte in

ti

n

,

.

. '

TT

=

reactiewarmte - orloswar'llte

=

L~o, ,-~

-

_

"

.

1,5

=

45

kcal/rT'ol dan

Zp

mCT)

=

0, 'L'3xO, h5 + (', Ci.U'

_x3,

[~

= C, Il

y:;

kcal/oe.

Substitutie in

(1)

...

.

b ,?~.~~.L5 = O,43~ .150 rlus dX = 0, 7,4;;;; •

dwz. de conversie ner bed '~an tot

3

1

_:

_,50.0

_{oplopen ,waarbij de vloei-,}

stof op kooktemperauur komt •

e

De orde va'1 de reactie is aanvankel'.ik l orde tov. waterstof en gaat bi'; hogere temneraturen ~ele~deli.ik over op le orde tov.

'e

b enzeen. Berekenen we nu de be~hoo~ten met een l orde voor benzeen

dan hebpen we een snellere reactie aan~eno~en rlan in werkeli.jkheid het geval is en kan de hoo8'te r;ro,ter zi,in dan die wi.i nu bere1dend hebben.

In het algemeen kunnen we voor drie bedden met rnaxi~ale conversie gemiddelde concentrafies van de reactante'1 geven;

... ··..;-7R~-. •• '""'-.

--- ---• ,"/' ' . ... "l~

.

'.

-ao-Bed I -;

....

-

I!

'JII Conversie 34,5

%

69,0

%

100

%

Concentratie O,827.C O,482.C b O,i55.C b

benzeen ( gem. ) o,:(.C'1z. 0, enz.

r---:

0, enz.

Concentratie o,948.c

H

o,844.C

H

0,7 46.e H

H

2 (gemiddeld

0, 2 0, 2 0, 2

)

Neem aan Ie orde tOY. henzeen •

---dan is de verhoudin~ der gemiddelde reactiesnelhede~ in de drie bedden :

0,482 0,1 55 en de verhouding der Jen~tes :

mbv. L1i\ = L

2

r

2 =34 ,S/31,OXL3'3 (dit rçe1dt voor bed Illmet

slechts 31

%

conversie~) is L 1 .: L2:L

₃

.3

4

,<;/31.

=1,21

.

.

2,08 6,45 i ~~ L : 254 cm ,dit levert

1.

1 = 42,7 cm L 2 = 7',5 cm

•

L3 :::

133,8

cm _• e

Rekenen we met l o r d e tov. waterstof.

da" i s : ; 1 : ; 2 : ; 3 :::

9,48

:

8,44 : 7,46 en hiermee ko~e'1 we tot

L 1 : L2 :

L3.3~,5/31

=

1/9~48

: 1/8,44

•

Z

1.

:::

254 cm ,das + ~

=71.8

cm

L

₂

=80,3

cm • 1. 3 =101,9 cm • ~

Beide resultaten tezamen nemend kunnen we zeg~en :

---het laatste bed mag 101,9 cm zijn max. temp. 204 oe )

---het

eer~te

bed mag

~2~

9

cm zijn

~ax.

temp. , 204

°c )

Zouden we exact' h~t verband htssen cO'1versie en "plaats weten dan zouden we met drie bedderi kunnen volstaan . Het axiale temperatuur-profiel is in principe te ~epalen ~et :

1;>

.d

X

=

Z

.

rr

.R

2 •

K.N~n:(l-Y).dZ.

,wa"rin

. R ::: straal bed • h1/2 cm.

t

=

porositeit::: 0,4 •

,

.

r ~~". • <, <.'

•

q .~- ; ~

..

, , :

-

" 'l'; I

.

~. ", , :,l -21- . ~

Z

=

hoogte van~et katalvsatorbed in cm •

N_o bnz

=ber!~ee'!conce'1

.

tratie

_- voor X

=

o

=

102 mol/m--' voedin -;z: ,rt; •

dit levert dX

=

1,I.K.(I-X).dZ •

De K is ee": funatie van de temnera tuur en wanr eer deze bekend zou

~ijn (bij verschillende temperaturen ) , dan zouden we ~et

tempera-tuur;,rofiel nit Kunner rekenen ( trial and error , analoge

reken-machine ).

Len~te van het tweede bed •

Als de reactie Ie orde tov. waterstof '00U zi.in ,dan is de convelZ'3ie

in het eerste bed (van 42,7 cm ) rroter dan 34,5/2

%

.

NR

34,5/2

%

cO"17ersie con('~ntratte Hé' =' 0 , CJ/IOx oors1')ron1_-:elijke

da- ma~ ~e ]en~te VB'! het tweede bed dus

9,5/10

x7l,B cmzijn.

Bij de berekening van het bed Fet aanname l~ orde tov. benzeen vinden w~ als ~~xi~ale len~te

:73,5

cm. Deze waarde kunnen we dus

k h d . -

t

Ie d t t f

00 a3n ClU eT' 1f!anneer \-le U l ga:tn van or e ov. ' . ."aters 0 •

We nemen ~~ verband met dA on~ekcrhede~ in de kinetiek e~ de ge

maakte aannamen een reservebed op in onze reactor. l ierdoor

berei-yen we dat '·Je·tl ti.id aan de veilip.;e k9.n t 7,i tten en tocht een

max;t.-maal rendement hehhe'1. Dit reservebed nemen we 46 cm ,~odat het

t~t~le bed een len~te heeft. va~ ~ro cm.

We komen dan tot een verdel.in~ over de bedden bed 1 •••••••.

43

cm.

bed11I ••.•••• IOO cm. ben IV •••••••

84

cm.

Voor wat'de reactor ~et kat in b~ize'1 betreft

11

reke~i?1 ,. a':Jparatul1r.

".Be-A: 'E '. ë

.

,.

'

.

.

.

,

\', t '1>:. ' • t . J. '. ,."-r.

-22-, )

Hoofdstuk IX

•

Berekeni~~ apraratuur • ---~---. --~-~~---~

.

1

.

warmtewisselaars in d~ reactor.

We berekenen de war~tewisselnars vQor de maximale rapaoiteit en

regplen hierna ~un capaciteit door het niveau van.het koelwater

in' de war~tewis8elaar i~

fe

stellen. In verband met de henodigde

ho~veelheid af te v~ere~ warmte is de capaciteit van de vierde

war:r.tewisselaar de helft r:ekozen VA.n dedrie a'1dere war"lltewisselaars • • '

Berekening van de carac~teit van de eerste drie war~t~wisselaars:

Het reactiemenrsel _. wordt afgekoeld van 264°C tot minimaal

54~C

,

~ .

!"lenp;sel d,oor sta 1 en ni. j-en van 2("-.)7 mm stroomt en OITI de ni inen

o

gekoeld ,,,ordt met koelwater "let eeT.! tcm"erat'll1r van 20 C.

Diameter vat' de reactor : 610 ?l']~. "Diameter~ ,p.-eschikt voorde

ni~ ~en wordt dan : 548 mmo I)e steek is 35 mm ,dit p-eeftvoor m

de pijpfactor ,548/35

= 15,6

dit ~eeft 2.0ri4~e'!.

We nemen een warmteoverdrachtscoeffic~ent

~

.

Uit de tabellen bli.4kt dat.D.t

m. =60

o

c

.

~ ,

Veor het benodi~de oT'nervlak v:),.'!1en '."e dan

A

=

275000/200xh 0 = 23 m 2 •

2 0

U aan van200 \'l/m /

c

.

De nij~len~te worrit dan : L

=

23/0,o628x220

=

162

cm •

We nemen nu voor de drie bovenste warmtewisselaars ee'! le'!Fte aan

van 2m en re~elen het n1~eau van het koelwater.

,

.

,

_.

. _, ~ , ~

.

.

';

-

,

.'

-23-Diameter

van de ~~~voerpi1~ van

het

koel~ater

•

Nodic:is eenhoeveelhp.id ':')eJwater "a'~ ?'7SQOOIIIIQCxc x?t:: = 2,f2 1/ sec

TI

de aa~voerBnelheid V~~ het ~~elwqter is ~ ~/sec , da'1 is d':?

door-2

?,~2/s

=

O,~2~ d~

•

De

diameter js dar

:\}

'

,c:..2

7.

.

I

_'/

_lr

= I: Cr'"

IT!tiien de "ö.t in bU~7e" NRS ".e Jaan er n .... de huj se'"' W"R p"ekoelrl met

koel-water da~ komen we O~ dey vol~ende w~~r~e~ uit :

Tot~al vo]u~e ~a~ katal~SRtor : 880 1.

totale ~iinlen~te 2x 1 I') T'i.~," =32 2x 1 / ' . i i T' = 2x v = ?x y = --1Z~

---ll~ D',S

n

_'I = klO

-

"9 =

S

l1

''1m l"" ₌

51'

/1+'5 =1 1

-• m

=

J,} '/c,?_

=

8,95

dit

geeft

123 T'i~ren

T

pijrleno;te = 1 (l,3('/L)7 _{= l h , I m ~i.i'rler.""te}

1'''''/7'7 == lLf,3 m.

Hier'lit ~li~kt dRt de doo~ o,s toep"cT'aste ~ethnrle ee, kortere reactor

,

oplevert (n.l . ~ ~ ~atb~~ +3x? + 1 - =10 ~) ,wel is on~e erq~tor in-r:ewi.kkelder _{en dus ~u'lrrler maar dev r~~l")l l:l8,'1.rhej ct is 7eer ""'oed bi} i

de door ons f"ebruikte reactor en het is "'(')'" ee'" 0 e~ vraa?, of de

re-actor ~pt ~at in bui7pn stahiel is o~ ~i'~ ~aximum~unt.Orn dit te

here-o'fer de l~inctiek heh~e!'.

oe door o"s -ebr'.likte reactor ;., rli+: ("eva' de voorkeur verdient. 2. Be" 7.e E' -l1v, r,n t '')V!is s n.laar s •

D _e K_"v l' r.1oe t _van 20 0 _{. ' to} t r.:3 _-), ,na_{_ \,} " nodig ber~kenen wè uit:

_-:.'~-

---.:. ~

." ',f.~ • • l."'" '" :t ""'

.~?(:~

~ ~. ".,. t' "

.

" {~-_, ~.~.'t. . , ' '"t .. "

,

r

""

-2

4

-

"

- - -" - - - . . . . , - -... i " ' .. ' . . f t .•

,

att.

We~emen een ee~vou~i~e duhbelniinswarmtewisselaar en verwarmen

~et condenseren~e stoom van

Het benodi~d orner~lak is

o " , 120 C,lo,,-" Át=~j5. u=600 ? J Q.

oon

=0, 37 m • A, .~()id

-)

8

"

l/rn

_0 •

Er is een L-stroom van

13

n

O 1/h=0,36 l/sec,als c1G L-sne1heid

3

m/see

;:>

is dan id ~~ door~nede=O,36 ~0,012 dm- ,dit ~eeft ee~ diameter van

1

2

2 .

";e'1 -r-iiTJ van .12 mm 11eeft een verwarmi'1p'soprervlak van 0,0377 T". /m,dan

is de henodi~de 1enrte

De diameter va71 k:r.::l.s hiervoor het 'renturi nrincir.e t0e,rl.;t hm!jm in

rtat de snel'leir1 dot),... ."Iex keeJ. korsta'!t is •

Dit. levert:

is v . • _l~

u

_~

.

_n "=·.'t·C+( _{~ ~eV0_~} 1 _{/1'1" '_ 0"+-;"1.uiteit)}

uitwerken -eeft voor vt=320 ~!sec .

totale debiet iS('Tan r~':,J en d )

2 h,?Y- .1C-\,3/, sec=V,_.r-. 01 <. ••••• 0. K =1,97.1

is

d,:::H;

rr:m •

• r

-de afsta n r1 der kee1dtukken _is

1::; _ 1 ")

--_c: ~-"---::: 0 ,'7 [".~.

-lena:te van de keeJ.~ 1 i"'cn=2'-),u Plm.

I

~llitlaatstu!,~: O,5.2B. "(1t ".;:>°

₃₃

=(',s.?g

=314

mmo

C'

,

()ÜUh

-totale druv-verlies:1_/7.25

v

o~t

~i;)O

=~

_{0,1 at·".}

" n 07,P. -?

,.

j( ,e

,.

","i!: '., ,

.

," , .:', ,

.

1. ... Jo

o·

\

--- ---~

..

-25-Hoofdstuk X.SPecificatie apparat~ur.

---

.

~

aebruü::te pomn en çompressor.

In verbanrl. met de te overwinnen drl1k ; s p"e'lOl!len als

-nomp om benzeen OT' druk te hren r;en: nlu"l

,i

er"o'~T'.

-compressor 0:) circula tie\ooJa terstof l·.'eer OT' druk te. bren f<;en: Roots

-Gehruikte materjalen:daar ben~ee~ e~ cvc10hexaan riet coorosief

(t-le1 ontvettendh.ferken en wnter,stof bi; ne7.e te:nreratuur eV] 'dru.k

niet aantast,kunnen ~e konstr~itiestaal voor de D"n~rRtullr(reaktor,

wnr~tewisselaars en ve~turibujs)~p~en.Vanwe~e de rlruk (15 atm.)

we ~een kouerer bui7,en ~ebruiken voor de warmtewisse1~Rrs. ln

ver-band ~ot ~e ontvettende wer~i"r van ~pn~~e" e~ cwclohexR~n ~oet

I t

·t

.

" • ~ .liJ. .It ft ~ ... "" .... "~,;~

.

:J' .' i., . "i\ ',..'

.

--1.'. ·'t '1 "i," ~. "~'~ .. ' .~,ila .i\'.~ Hoofdstuk XI'. j; " . L " • • -\~1. .' .VI _{J! ~ \} (l:1: 1if'

Het' ge1r'likte grocló.s

~'lor(it

r;ekel"lmertct door "'rote eenvoud. De

reak-I . .

tor is ~isschien iets ln~ewikkelder drtn de m~eate

hy~rogeneringsre-aktoren,~ij bestaat evenwe] uit t\.,ree eenvoudi~e se~ties:de

kataly-.Sator- en de warr:'1te\·!isselin''''ssektie.De rrehruikte c1rll~r is laae

bijee-,',

v~l0: _{I .} is l-Jet rlrtterii=laCkonstruktiestaal) p'oerlkoor,de larre temT" .. eratu~lr I

I

heeft het. nAdeel ria t. ~ e 'Tri .ikomende wnrr.Jte moei 1 i .;k voor st oomo'[lwek

-kiJ"lp; aanp;e,·rerd. l:a!" ''lorden. tIet 1l:oi!b.,r~tet lRten we nu ..,reer _lopen,maar

kan eventueel met een koeltoren weer he~llt warden.

Alleen economische ~eschouwjngen zi~n bepalend ~f rie reaktiewarm~

te <'\1 dan niet teru":f'."e1vonnen moet \·Jorc1en. Jit ·is ook het ("eval met

het laten ontsnAnnen van de waterstof uit de ontspanner. Voor deze kleine ho"'!vee~ he:i_d is terup'"ri.'1nen en or'" ieuw concl i tnonere:J niet

ren-dabel ,'-en lant het we~loT"cn ef verbrRndt he~.Deverdere apparatuur

..

' is eenvoudi~ v~n o~zet en ferin~ in aantal:rle hY0ro~enerings6tan zal

.1.",'

r

dus relatief een iXlÇl[veringe invloed he~:"'en OT'

ne

kostpri.is van cyclohexaan endus oo~ op rlie van caprolacta~.

%1. • • 001' een goed en recent artikel over prijzen. IIl&1'ket1nc .n " ...

vachtingen.

lit.26.

'

.

.

:"-•• -."' - --.. --._- _.--.t"..- __ .' '---.:'.-~.~"""-,

f ' "

...

,.

.

' -27-Hoofdst'.lk XII. °Li teratJ'uroverz·o cht • . , I

1. Patent aanvr. no. 197.027 dd. 17 dcc. 1962 En~elhardt

I~dustrtes Inc. ~ewark V.S.

2. Patent no.87.00~ dd.15 juli la~7 Baker and Compa~y Inc.

f'{ewark V. S.

3. A.M.pi.Ta~s Petroleu~ qefj.ner

38 (3)

176 , 192 (19~O)

4. Belg. Patent

no.58??93

S.hl.!.~. Viscosa SPA .

h.

Dissertati'e

s

.

i~

.

[·îistry"CaprolactarrsY'1tese" D.?rmstadt

1965

1.

F. D

.

"~O

S8il");

Seleeted V3lues of Physica1

Pro

n

ert~

es and

g.

I .H. ~;nrlett Catn1ysis \f Reinharr1t COlnra'1,r :-I. v.

!.

~ .A. Balandin 7. Ph~8. r~CF. 2 28~ (IQ

_27'

.I~.

A.A. Balandln

':~

.

Phv8. ('he'··. ,: 16'7 (192:1 )

\

1». K. Frohlic!1 Inr . En:-. (·Hf'~I). '))

5

L_{f8 (l}q_::;l)

12.. H. A. Smith

1~. Cl. Herbo '8'.111 . Snee Chil". ~eJ.'!". '1

44

t19 h 2)

1

~.

~

.

de

Sevi~nie

Co~~t

.

~e'1~ues

~s8

(

3)

919

(lq6~)

lS".H.;:J. Hai'1es Ino. and/ehe···f

'P,nr;r

./

I

c:./.f 23 (l(j(.,?)

1'

. ~

.

D

.

Bancroft , A .~. (jeor~~

J . Phys. Chc~. "35 "Jgl.J. (F1₃₁₎

l

_'i'

a

C

_.

_'

H

_.

K _eenan J _{• I"'}\ _. r" _{" ,Cr.1 •} "0 _. ~ C.

76

229 (1()l)4)

01~. F. Lihl , P. ?a'1ch 1,. ~nelr::tr.

56

979 (1~)'

..

?)

1~. H. Humnhr:,." J. Chi r;.Phys. 60 (In) 1?19,1?27

(1963)

iQ.H. N. R~amery , B.f'1. Sar;e

rno

.

En"'. Chem. 41 474

(1949)

2~. & P. . Pan d er C emb . E~g. P rQgr. 60 (a,.) 4~ /

(1

964)

.1'

.

... \ 'j •

. , "..:- ... .,.!..;.~~.')~ ...

f,."

.' J

.1... - -_ _ _

I j

2

%.

A~ All].8VO ,

G

.

PA

rr

anavo Advan

c

es in Catalysia Rein

h

a

r

d

t

Camp. N. Y. Vol. IX.

2

8.

Ratent no.622~2 N.V. B~taafse Petroleum Maatscharrij

dd

. 1

5

~an.

1949

.

2

4.

Patent no.

33

.

0R

5

I.H.P.C. Vaduz dd.

16

juli 1934

2

&.

Patent no.

99

.

3

21

rr

~

o

.

p

.

Illi~ois dd

.

16

okt.

1961

2

&.

Patent no. 97.039.starnicarbon rreerle~ dd. IS febr.

1

9

6

1

2~

.

Patent no.

2

.

373

.

5

('

1

(amer. ) Dupont ':Jilminrrto'1

dd

.

1~ apr. 10b_?

,

.

"

2~.

P.Mol7fteux. ehea.Plant Desi«n-1. bla.19. Buttervortha (196')

2f3.

S.Field, M.H.Dalson, Hyd~oc. Prooessing, (mei

1967

.

)

blz. 1"

,

.

.

~JI "f ··.f .. .,

.

.

_,

; '~ " ! f . I ',. , J(("r.4-"

.

?

.;

J ' "

..

• . ~. I 0\-

,

',.

.

.

.

f, , . ~:. '." , ' , •. l.~~~'~ .

û-

1 QU 10J

.~ o ,.efl'Qctive

--

--

-_

...

'

..

""~_.

()..

.

}1Acr-(

lb

.

(Jolleo

'

V7,3

...,

""

o

...,

O--~---~---~~~r---~~---~~-~ _{ideal lIal.tate}

heat cClpacity cal/,/'C

!

108 8 7 •

cv

APOR]

o

Find Cyclohexane Properties by Nomogram

A. M. P. Tans

Staatsmijnen in Limberg, Geleen, Netherlands

TH1S NOMOGRAM gives the physical properties of cyclohexane. 1t has been constructed from literature values. The use of the nomogram is as follows: Any line passing through the center intersects the scales in corresponding points. The scale labeled "melting

pl'es-176

_

.

...

r

:

sure" is to indicate the inftuence of pressure on the melting point, e.g. it can be read off that at a pressure of 600 atm. the melting point of cydohexane amounts

to 38.5° C.

#

#

PETROLEUM REF'INER-Vol. 39, No . .3

Ijk

, : , , I ;

.

i

,

:

.

J

Find Benzene Properties

_by

_Nomograph

_··

0..

.

mo

(

r

b.

{;o

fler/n

5

o

Ol--~~~--~---~----~~~----~~---~~----~---~--~~--~--S

A. M. P. Tans

Geleen, The Netherlands

SEVERAL PHYSICAL properties of benzene liquid and vapor have been combined in a single nomo-gram,! which replaccs as many graphs as tbe scalcs uscd. The same tcmpera-ture scale holds for the liquid and the vapor.

The nomogram is used as follows: Any line passing through the center intersects tbe scales in corresponding points, e._{g. tbe line drawn on the} 192

'00 80 80 70 00 ~o

~~"N'~"V'~

nomogram indicates that at 60 C liquid benzene has thc following

prop-erties (the values in parenthesis are literature values): density = 0.8364 (0.8357); vapor pressule = 390 mm Hg (389); vil'Osity -.: 392 X 10-3

Cpoises (393); heat capacity = 0.442

cal/g/C (0.442); refractive index

=

1.4752 (1.4746): heat content = 8.35 kcal/mol (8.358); solubility":±= 250 mg benzene in ·100 g of water (250) . ' 1 • 1. · \ -- _ ----

-

-

_

_

.

_

--

-

-

...,...;.;.'

r:

,

-and 210 mg water in 100 g of bell-zene (250).

For the vapor at 60 C: heat ca-pacity = 0.285 cal/g/C; thermal con-ductivity

=

_{31.5 cal/cm/sec C •} (31.8 X 10-6 ) ; viscosity = _{847 X 10-}6 Cpoises (849); density = 0.00148 (0.0015) . LITERAnJRE elTED

• Levens, A. S. "Nomography" _{lohn Wiloy •}

Sons, JAC. Ne. Vork, 1948 •

PETROLEUM REFI N ER-Vol. 38, No. 3

'

i~